Рибонуклеїнова кислота, або РНК, відіграє кілька життєво важливих ролей у житті клітини. Він діє як месенджер, передаючи генетичний код дезоксирибонуклеїнової кислоти або ДНК на механізм синтезу білка клітини. Рибосомна РНК з’єднується з білками, утворюючи рибосоми - білкові фабрики клітини. Переносять РНК-човники амінокислот у зростаючі білкові ланцюги, оскільки рибосоми транслюють РНК-повідомлення. Інші форми РНК допомагають контролювати активність клітин. Фермент РНК-полімераза, або RNAP, який має кілька форм, відповідає за подовження ланцюга РНК під час транскрипції ДНК.
Структура РНК-полімерази
В еукаріотичних клітинах - тобто клітинах з організованими ядрами - різні типи RNAP позначаються від I до V. Кожен має дещо іншу структуру і кожен створює різний набір РНК. Наприклад, RNAP II відповідає за створення передавальної РНК або мРНК. Клітини прокаріотів (які не мають організованих ядер) мають один тип RNAP. Фермент складається з декількох білкових субодиниць, які виконують різні функції під час транскрипції. Активним центром, що містить атом магнію, є місце розташування всередині ферменту, при якому РНК подовжується. Активний сайт додає цукрово-фосфатні групи до зростаючого ланцюга РНК і приєднує нуклеотидні основи відповідно до правил спарювання основ.
Базове сполучення
ДНК - це довга молекула з хребтом, що складається із змінних цукрових та фосфатних одиниць. Одна з чотирьох нуклеотидних основ - молекули з одним або двома кільцями, що містять азот, звисає з кожної одиниці цукру. Чотири бази ДНК позначені як A, T, C та G. Послідовність пар основ під час руху молекули ДНК диктує послідовність амінокислот у білках, синтезованих клітиною. ДНК зазвичай існує у вигляді подвійної спіралі, в якій основи двох ланцюжків зв’язуються між собою згідно з правилами розбору баз: бази А і Т утворюють один набір пар, тоді як С і G утворюють інший набір. РНК - це споріднена одноцепочечная молекула, яка дотримується тих самих правил сполучення підстав під час транскрипції ДНК, за винятком заміщення U-основи на Т в РНК.
Ініціювання транскрипції
Фактори ініціювання білка повинні утворити комплекс з молекулою РНК-полімерази до того, як почнеться транскрипція. Ці фактори дозволяють ферменту зв'язуватися з промоторними областями - точками приєднання різних одиниць транскрипції - на ланцюзі ДНК. Одиниці транскрипції - це послідовності одного або декількох генів, які є частинами ланцюга ДНК, що визначають білок. Комплекс РНК-полімерази створює міхур транскрипції, розпаковуючи частину подвійної спіралі ДНК на початку одиниці транскрипції. Потім ферментний комплекс починає збирати РНК, зчитуючи ланцюжок матриці ДНК по одній основі.
Подовження та припинення
Комплекс РНК-полімерази може зробити багато помилкових пусків до початку елонгації. При помилковому запуску фермент транскрибує близько 10 основ, а потім перериває процес і знову запускається. Подовження може розпочатися лише тоді, коли RNAP вивільняє ініціюючі білкові фактори, закріплюючи його в промоторній області ДНК. Як тільки подовження триває, фермент включає фактори подовження, щоб допомогти перемістити міхур транскрипції вниз по ланцюгу ДНК. Рухлива молекула RNAP подовжує нову нитку РНК, додаючи цукрофосфатні одиниці та нуклеотидні основи, які доповнюють основи на матриці ДНК. Якщо RNAP виявляє неправильно спарену базу, він може розщепити і повторно синтезувати помилковий сегмент РНК. Транскрипція закінчується, коли фермент зчитує стоп-послідовність на матриці ДНК. По закінченні фермент RNAP вивільняє транскрипт РНК, білкові фактори та матрицю ДНК.